鉱物粉塵

鉱物ダストは、土壌を構成する鉱物の懸濁物から発生する大気エアロゾルで、さまざまな酸化物と炭酸塩から構成されています。大気中の浮遊ダスト（粒子状物質）負荷の25%は人間の活動によるものです。^{[ 1 ]}サハラ砂漠は鉱物ダストの主要な発生源であり、^{[ 2 ]}その後、地中海（雨塵の発生源）とカリブ海を越えて南米北部、中央アメリカ、北米東部、ヨーロッパに広がります。さらに、アマゾン熱帯雨林への栄養分の流入にも重要な役割を果たしています。^{[ 3 ]}ゴビ砂漠も大気中のダストの発生源であり、東アジアと北米西部に影響を与えています。^{[ 4 ]}

鉱物ダストは主に、地球の地殻を構成する酸化物（SiO ₂、Al ₂ O ₃、FeO、Fe ₂ O ₃、CaO など）と炭酸塩（CaCO ₃、MgCO ₃）から構成されています。大気科学では通常、鉱物組成と呼ばれる鉱物ダストの組成は、大気中のさまざまな物理的および化学的プロセスに関係しています。たとえば、鉄を含む酸化物は光学特性に影響を与え^{[ 5 ]}、気候に影響を及ぼします^{[ 6 ]。}一方、微量成分は、雲凝結核として大気中の鉱物ダストの役割を変化させる可能性があります^{[ 7 ]}。

世界の鉱物性粉塵の排出量は年間 1000 ～ 5000 万トンと推定されており^{[ 8 ]} 、その大部分は砂漠に起因しています。このエアロゾルクラスは通常自然起源と考えられていますが、鉱物性粉塵の排出量の約 4 分の 1 は砂漠化や土地利用の変化による人間の活動に起因すると推定されています^{[ 9 ]} 。最近の研究では、大きな粒子 (粗大粉塵と呼ばれる) の割合が以前考えられていたよりも高い可能性があることが強調されており^{[ 10 ]} 、したがって総排出量も高くなります^{[ 11 ] 。}

粉塵濃度が高いと、呼吸器系の疾患を持つ人に問題を引き起こす可能性があります。また、粉塵雲のもう一つの影響として、夕焼けの色がより鮮やかになるという点があります。

サハラ砂漠は地球上で鉱物性粉塵の主要な発生源であり（年間6,000万～2億トン）、^{サハラ砂漠の}塵は高温の砂漠地帯で対流によって巻き上げられ、非常に高い高度に達することがあります。そこから風によって世界中に運ばれ、数千キロメートルもの距離を移動します。この塵は、サハラ砂漠の極めて高温で乾燥した空気と混ざり合い、サハラ砂漠気層と呼ばれる大気層を形成することが多く、^熱帯の気候に大きな影響を与え、特にハリケーンの発生を妨げます。

大西洋を横断してカリブ海やフロリダに運ばれる砂塵の量は年によって大きく変動します。アフリカの砂塵は、米国東海岸の大部分で観測され、空にも見えることがあります。貿易風の影響で、熱帯大西洋では鉱物性の砂塵が非常に高濃度で存在し、カリブ海にまで達することがあります。また、地中海地域への一時的な輸送もあります。^{[ 13 ]}サハラ砂漠の砂塵は、北アフリカや北大西洋東部を通過する際にイベルライト（対流圏のエアロゾルの特殊な集合体）を形成し、しばしば西ヨーロッパの地中海周辺地域に到達します。地中海地域では、サハラ砂漠の砂塵は植物プランクトンやその他の水生生物の主要な栄養源であるため重要です。サハラ砂漠の砂塵は、アスペルギルス・シドウィなどの真菌を運びます。 ^{[ 14 ]}サハラ砂漠の砂塵に含まれるアスペルギルスがカリブ海に降り注ぎ 、サンゴ礁にウミウチワ病（アスペルギルス症）を引き起こす可能性がある。また、カリブ海における小児喘息発作の増加とも関連付けられている。1970年以降、アフリカの干ばつにより砂塵の発生が悪化している。^{[ 15 ]}砂塵の発生は、主に1970年代以降、カリブ海とフロリダ全域のサンゴ礁 の健康状態の悪化と関連付けられている。 ^{[ 16 ]}

東アジアでは、春季にゴビ砂漠（モンゴル南部と中国北部）で発生する鉱物性粉塵現象により、アジア砂塵と呼ばれる現象が発生します。エアロゾルは卓越風によって東へ運ばれ、中国、韓国、日本を通過します。時には、かなりの濃度の粉塵がアメリカ西部まで運ばれることもあります。^{[ 18 ]}アジア砂塵の影響を受けた地域では、視界が悪化したり、喉の痛みや呼吸困難などの健康問題が発生したりします。しかし、アジア砂塵の影響は必ずしもマイナスではなく、堆積によって土壌に重要な微量ミネラルが豊富になると考えられています。

アメリカの研究^{[ 19 ]}では、コロラドに到達するアジアの砂塵現象の組成を分析し、それらを一酸化炭素の存在と関連付けている。一酸化炭素は、おそらくアジアの工業地帯を通過する際に気塊に取り込まれる。ゴビ砂漠の砂嵐は歴史を通じて時折発生してきたが、20世紀後半には農業圧力の増大と砂漠化により、深刻な問題となった。

鉱物粉塵は、南西部、グレートプレーンズ、アラスカなど、北米大陸のいくつかの地域から発生します。南西部では、粉塵は人間の健康^{[ 20 ] [ 21 ]}、視界^{[ 22 ] [ 23 ]} 、湖の生産性^{[ 24 ]}、ロッキー山脈の雪解け速度^{[ 25 ]}に影響を与えます。 1800年代初頭以降、 人間の活動の激化により、粉塵の堆積量は自然の背景と比較して劇的に増加しています^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] 。}

• Kubilay and Saydam、「東地中海上空の大気微粒子中の微量元素：濃度、発生源、および時間的変動」、大気環境29、2289-2300（1995）。
• Morales、「サハラ砂漠の砂塵の空中輸送：レビュー」、Climate Change 9、219-241（1986）。
• Loyë-Pilot et al.、「サハラ砂漠の砂塵が地中海の雨の酸性度と大気からの流入に及ぼす影響」、Nature 321、427-428 (1986)。
• Sokolik and Toon、「人為起源の大気浮遊鉱物エアロゾルによる直接放射強制力」、Nature 381、681-683 (1996)。
• TegenとFung、「地表面改変による大気中の鉱物エアロゾル負荷への寄与」、Journal of Geophysical Research 100、18707-18726（1995）。

• 米国地質調査所が報告したカリブ海のサンゴ白化現象に関する塵仮説
• アメリカにおけるサハラ砂漠の砂塵（2007年9月29日アーカイブ、Wayback Machine）
• サハラ砂漠からアマゾンまでの砂塵の高画質ビデオ